Έλεγχος με εξάρτημα ή με οπτική μέθοδο: 20.000 RMB ανά εξάρτημα έναντι 50 μοντέλων

Επισκόπηση

Η διαστασιακή επιθεώρηση ενός εξαρτήματος που έχει προκύψει από σφράγισμα ή χύτευση γίνεται συνήθως με ελεγκτικό πρότυπο: ένα σκληρό γαύμα που κρατά το εξάρτημα σε καθορισμένο σημείο αναφοράς και παρουσιάζει καρφιά, μπλοκ και χαρακτηριστικά «περνάει/δεν περνάει» για κάθε ελεγχόμενο χαρακτηριστικό. Τα πρότυπα είναι γρήγορα, απτά και καλά κατανοητά από τις παραγωγικές ομάδες. Είναι επίσης ακριβά ανά παραλλαγή, καταλαμβάνουν μόνιμα χώρο στο εργοστάσιο και δεν μπορούν να μετρήσουν τίποτα που δεν έχουν σχεδιαστεί για να παρουσιάσουν.

Η μέτρηση με όραση εκτελεί την ίδια εργασία με κάμερες και χωρίς επαφή. Είναι πιο αργή ανά χαρακτηριστικό για ένα μεμονωμένο εξάρτημα, αλλά το ίδιο υλικό εξοπλισμό μπορεί να προγραμματιστεί εκ νέου για άλλη παραλλαγή χωρίς να απαιτείται νέο μέσο μέτρησης. Η ανταλλαγή δεν είναι απλώς μεταξύ παλαιού και νέου· εξαρτάται από τον αριθμό των παραλλαγών που παράγει η γραμμή, από τον αριθμό των χαρακτηριστικών που ελέγχονται και από το πώς συγκρίνεται η απαιτούμενη ακρίβεια με την ακρίβεια που μπορεί να διατηρήσει η διαδικασία.

Η Big Bird Industrial (πρώην Shimada Big Bird Industrial) κατασκευάζει συστήματα καθαρισμού και αποκοπής ακμών για αυτοκινητοβιομηχανικά εξαρτήματα κινητήρα από το 2001, και η συζήτηση για τη μέτρηση εδώ χρησιμοποιεί τους ίδιους αριθμούς που εμφανίζονται στις προδιαγραφές παραγωγής, αντί για συγκρίσεις σε εργαστηριακό περιβάλλον.

1. Το πραγματικό κόστος ενός ελεγκτικού προσαρτήματος

Ένα μοναδικό εργαλείο ελέγχου για ένα αυτοκινητοβιομηχανικό δομικό εξάρτημα κοστίζει συνήθως μεταξύ 20.000 και 200.000 RMB, ανάλογα με τον αριθμό των χαρακτηριστικών, το σύστημα αναφοράς και την ανοχή κατασκευής του ίδιου του εργαλείου. Αυτό το ποσό αναφέρεται ανά παραλλαγή. Ένα πρόγραμμα που καλύπτει εκατοντάδες παραλλαγές συνεπώς επιφέρει κόστος εργαλείων που αυξάνεται γραμμικά με τον αριθμό των μοντέλων.

Το κόστος που δεν εμφανίζεται στην προσφορά

Κάθε εργαλείο απαιτεί επίσης χώρο αποθήκευσης και εργασίας. Ένα μεγάλο δομικό εργαλείο μπορεί να καταλαμβάνει επιφάνεια τριών επί τριών μέτρων ή περισσότερο, ενώ μια εγκατάσταση που λειτουργεί εκατοντάδες εργαλεία χρειάζεται μια αφιερωμένη αίθουσα εργαλείων με ελεγχόμενη θερμοκρασία. Το επαναλαμβανόμενο κόστος αφορά τον χώρο, τη χειριστικότητα και την περιοδική επαναπιστοποίηση, όχι την τιμή αγοράς, και συνεχίζεται για όλη τη διάρκεια του προγράμματος.

Όπου τα εργαλεία παραμένουν η κατάλληλη λύση

Οι εγκαταστάσεις είναι αποτελεσματικές όταν το χαρακτηριστικό είναι απτό, όταν η επιθεώρηση πραγματοποιείται στη γραμμή από έναν χειριστή και όταν ο αριθμός των παραλλαγών είναι μικρός και σταθερός. Ένα μέσο ελέγχου «ναι/όχι» που ένας χειριστής μπορεί να εγκαταστήσει σε δευτερόλεπτα παραμένει ο πιο αποτελεσματικός τρόπος επιβεβαίωσης ενός μικρού αριθμού κρίσιμων χαρακτηριστικών σε ένα εξάρτημα υψηλής παραγωγής.

2. Το πραγματικό κόστος των οπτικών μετρήσεων

Μία οπτική σταθμός με πολλαπλές κάμερες αποτελεί μεγαλύτερη μοναδική αγορά από μία εγκατάσταση, αλλά μικρότερη αγορά από το σύνολο των εγκαταστάσεων που αντικαθιστά, μόλις ο αριθμός των παραλλαγών υπερβεί ένα κατώφλι. Η οικονομική ανάλυση εξαρτάται από αυτόν τον λόγο, και όχι από την απόλυτη τιμή καθενός από τα δύο εναλλακτικά.

Κάλυψη ανά σταθμό

Ένα μοναδικό σύστημα όρασης μπορεί να προγραμματιστεί για 50 έως 80 παραλλαγές οχημάτων, επειδή η αλλαγή παραλλαγής αποτελεί απλώς θέμα φόρτωσης διαφορετικής διαδικασίας επιθεώρησης και, όπου απαιτείται, διαφορετικού σταθερού συστήματος στήριξης. Το υλικό δεν αλλάζει. Αυτή είναι η ιδιότητα που καθιστά τη σύγκριση μη γραμμική: το κόστος του σταθερού συστήματος στήριξης αυξάνεται με τον αριθμό των μοντέλων, ενώ το κόστος της όρασης αυξάνεται με τον αριθμό των σταθμών.

Ταχύτητα ανά χαρακτηριστικό

Ένα στατικό πολυκάμερα σύστημα μπορεί να μετρά περίπου 100 σημεία χαρακτηριστικών σε 30 δευτερόλεπτα, επειδή όλες οι κάμερες εκτίθενται ταυτόχρονα και κανένας μηχανισμός δεν πρέπει να κινηθεί μεταξύ των σημείων. Μια διαμόρφωση με δύο κάμερες, όπου ένα ρομπότ αναπροσανατολίζει τον αισθητήρα, είναι πιο αργή, της τάξης των τριών δευτερολέπτων ανά σημείο. Αυτή η διαφορά είναι ένας λόγος για τον οποίο οι στατικές πολυκάμερα διατάξεις κυριαρχούν εκεί όπου ο χρόνος κύκλου είναι περιορισμένος.

3. Το σημείο όπου κάθε μέθοδος φτάνει στα όριά της

Και οι δύο μέθοδοι έχουν ειλικρινείς τρόπους αποτυχίας, και η χρήσιμη σύγκριση είναι το σημείο όπου κάθε μία σταματά να λειτουργεί, όχι το σημείο όπου κάθε μία λειτουργεί καλά.

Όρια της όρασης

Οι επιφάνειες με υψηλή ανακλαστικότητα και καμπυλότητα επιστρέφουν φωτεινά σημεία που κρύβουν την ακμή που μετράται, και η συνηθισμένη λύση είναι η προβολή ενός μοτίβου λέιζερ με κηλίδες, ώστε η επιφάνεια να αποκτήσει υφή για την τριγωνοποίηση. Οι ακμές σε αιφνίδιες αλλαγές γωνίας παράγουν ελλείποντα σημεία στο ανακατασκευασμένο νέφος, πράγμα που σημαίνει ότι μια οξεία ανύψωση ή μια σφιχτή στρογγυλοποίηση μπορεί να απαιτεί διαφορετική οπτική γωνία ή διαφορετικό αισθητήρα. Καμία από αυτές τις περιοριστικές συνθήκες δεν αποτελεί ελάττωμα της μεθόδου, αλλά και οι δύο πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό.

Όρια της εξαρτημάτων στήριξης

Ένα εξάρτημα στήριξης μετράει αυτό για το οποίο κατασκευάστηκε. Αν αλλάξει το σχέδιο, το μέτρο καταργείται ή απαιτείται επανεργασία του. Αν εισαχθεί μια νέα παραλλαγή, απαιτείται νέο εξάρτημα στήριξης. Όταν ένα πρόγραμμα διαρκεί χρόνια και η αναλογία των μοντέλων μεταβάλλεται, ο αριθμός των εξαρτημάτων στήριξης μετατρέπεται σε βάρος συντήρησης χωρίς καμία υπολειμματική αξία.

4. Το πρόβλημα των μικτών μοντέλων

Η παραγωγή μείκτης μοντέλων είναι η περίπτωση όπου συνήθως επιλύεται η σύγκριση. Μια γραμμή που λειτουργεί με μερικές παραλλαγές υψηλού όγκου μπορεί να δικαιολογήσει ένα εξάρτημα ανά παραλλαγή. Μια γραμμή που λειτουργεί με δεκάδες παραλλαγές, καθεμία με χαμηλότερο όγκο, δεν μπορεί: ο χώρος μετρήσεων μεγαλώνει ταχύτερα από τον χώρο παραγωγής.

Το Vision αντιμετωπίζει την περίπτωση μείκτης παραλλαγών, επειδή το οριακό κόστος της επόμενης παραλλαγής είναι ο χρόνος μηχανικού, όχι κεφαλαιακό. Αυτό το πλεονέκτημα γίνεται καθοριστικό όταν η λίστα παραλλαγών εξακολουθεί να αυξάνεται τη στιγμή που παραγγέλλεται ο εξοπλισμός, γεγονός που είναι συνηθισμένο σε προγράμματα οχημάτων νέας ενέργειας (NEV).

5. Ο προϋπολογισμός ακρίβειας που κανείς δεν καταγράφει

Συνήθως, συγκρίνονται και οι δύο μέθοδοι με την ανοχή σχεδιασμού, αντί να συγκρίνονται με την αβεβαιότητα μέτρησης που εισάγουν. Μία χαρακτηριστική διάσταση με ανοχή ±0,5 mm και αβεβαιότητα μέτρησης 0,1 mm καταναλώνει το ένα πέμπτο της ζώνης ανοχής πριν ακόμη ξεκινήσει η διαδικασία. Ο συμβατικός εμπειρικός κανόνας απαιτεί αβεβαιότητα μέτρησης οργάνου ίση με το ένα δέκατο της ανοχής· στην πράξη, όμως, οι δομικές εξαρτήσεις συχνά λειτουργούν με αβεβαιότητα ίση με το ένα τέταρτο της ανοχής, και η διαφορά καλύπτεται μέσω της μελέτης ικανότητας της διαδικασίας, αντί να καλύπτεται από το όργανο μέτρησης.

Αυτό έχει σημασία στη σύγκριση, επειδή οι δύο μέθοδοι αποτυγχάνουν κατά διαφορετικό τρόπο. Ένα πρότυπο είναι ένα σταθερό μέσο μέτρησης: η αβεβαιότητά του καθορίζεται κατά την κατασκευή και δεν μεταβάλλεται με την κατάσταση της επιφάνειας του εξαρτήματος, αλλά φθείρεται στις καρφίτσες τοποθέτησης και στα σφιγκτήρια. Η αβεβαιότητα ενός οπτικού συστήματος εξαρτάται από την επιφανειακή τελική επεξεργασία, τη σταθερότητα του φωτισμού και τη βαθμονόμηση, και μπορεί να επιδεινώνεται σταδιακά καθώς οι λάμπες γηράσκουν. Καμία από τις δύο δεν είναι αυτόματα πιο ακριβής· και οι δύο απαιτούν διάστημα επαναπιστοποίησης που πρέπει να καταγράφεται στο σχέδιο συντήρησης.

Η συνέπεια των αναφορών είναι η κοινή εξάρτηση

Κάθε διαστασιακός έλεγχος εξαρτάται από το σχήμα αναφοράς, και και οι δύο μέθοδοι στερεώνουν το εξάρτημα σε καθορισμένη προσανατολισμένη θέση για να το εγκαθιδρύσουν. Όταν τα χαρακτηριστικά αναφοράς είναι μικρά, στρογγυλεμένα ή κακώς διαμορφωμένα, το ίδιο εξάρτημα μπορεί να δίνει διαφορετικά αποτελέσματα όταν μετράται σε πρότυπο και σε σταθμό οπτικής επιθεώρησης, με διαφορά μεγαλύτερη από την επιτρεπόμενη ανοχή. Αυτή η διαφωνία οφείλεται σε πρόβλημα αναφοράς, όχι σε πρόβλημα υλικού εξοπλισμού, και αξίζει να επιλυθεί πριν από την αγορά οποιασδήποτε από τις δύο μεθόδους.

6. Μια ακολουθία λήψης απόφασης

Η πρακτική σειρά είναι να μετρηθούν πρώτα οι ελεγχόμενες χαρακτηριστικές και οι παραλλαγές, στη συνέχεια να συγκριθεί το κόστος του συνόλου των συγκρατητήρων με αυτό μιας σταθμού όρασης, και τέλος να ελεγχθεί εάν η απαιτούμενη ακρίβεια βρίσκεται εντός της δυνατότητας της όρασης και εάν η επιφανειακή επεξεργασία επιτρέπει καθόλου οπτική μέτρηση.

Εάν η απάντηση είναι εγγύς, μια υβριδική διάταξη συχνά επικρατεί: ένας συγκρατητής ή ένα μικρό μέτρο για τις δύο ή τρεις χαρακτηριστικές που πρέπει να ελέγχονται σε κάθε εξάρτημα στην πλευρά της γραμμής, και μια σταθμός όρασης για το πλήρες διαστασιακό έλεγχο με χαμηλότερη συχνότητα. Αυτή η διαίρεση διατηρεί τον γρήγορο απτικό έλεγχο στην κατάλληλη θέση, χωρίς να κατασκευάζεται ένα μέτρο για κάθε παραλλαγή.

Συχνές Ερωτήσεις

Είναι η μέτρηση με όραση τόσο ακριβής όσο ένα CMM;

Για τις χαρακτηριστικές που η όραση είναι σχεδιασμένη να μετρά, η συμφωνία με το CMM είναι εντός 0,1 mm, και η επαναληψιμότητα τοποθέτησης σε ένα σύστημα πολλαπλών καμερών είναι κάτω των 0,1 mm. Δεν αποτελεί γενική αντικατάσταση του CMM για κάθε χαρακτηριστική, ιδιαίτερα για βαθιές οπές και χαρακτηριστικές που δεν είναι ορατές από οποιαδήποτε θέση κάμερας.

Πόσο χρόνο χρειάζεται για να προστεθεί μια νέα παραλλαγή;

Η προσθήκη μιας παραλλαγής σε μια υφιστάμενη σταθμό όρασης είναι μια εργασία προγραμματισμού που μετριέται σε ημέρες, όχι μια εργασία αγοράς που μετριέται σε μήνες. Το υλικό, ο φωτισμός και τα εξαρτήματα παραμένουν ως έχουν, εκτός εάν το νέο εξάρτημα βρίσκεται εκτός των ορίων του σταθμού.

Μπορεί η όραση να ελέγξει ένα εξάρτημα με εξαιρετικά λαμπερή επιφάνεια;

Ναι, με διαφορετική στρατηγική φωτισμού. Η προβολή ενός προτύπου λέιζερ με κηλίδες δίνει στην επιφάνεια τεχνητή υφή, η οποία αποκαθιστά την τριγωνοποίηση. Χωρίς αυτό, το φωτεινό σημείο μετακινείται με τη γωνία παρατήρησης και η μέτρηση γίνεται ασταθής.

Τι συμβαίνει με τα υφιστάμενα εξαρτήματα;

Συνήθως παραμένουν για κρίσιμους ελέγχους κατά μήκος της γραμμής και για ελέγχους από τους πελάτες που προδιαγράφουν μια απτή μέθοδο. Η πλήρης απόσυρσή τους είναι σπάνια, διότι ένα γραπτό πρότυπο ελέγχου συχνά αναφέρει το μέτρο.

Συμπέρασμα

Η σύγκριση δεν αφορά το ποια μέθοδος είναι πιο προηγμένη. Αφορά την καμπύλη κόστους που ισχύει: τα εξαρτήματα κλιμακώνονται με τον αριθμό των παραλλαγών, ενώ η όραση κλιμακώνεται με τον αριθμό των σταθμών. Μόλις είναι γνωστός ο αριθμός των παραλλαγών και ο αριθμός των χαρακτηριστικών, η απάντηση προκύπτει από απλή αριθμητική και όχι από προτίμηση.

Όπου οι δύο προσεγγίσεις είναι κοντά, μια υβριδική διάταξη είναι συνήθως η ειλικρινής λύση, και είναι επίσης αυτή που επιβιώνει μιας αλλαγής μοντέλου χωρίς να καταργηθεί η στρατηγική ελέγχου.